蔡司煤岩分析设备应用问答_煤岩分析技术

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蔡司煤岩分析设备应用问答

近年来，逐渐取代传统煤炭分析手段的煤岩分析技术已经受到了各大焦化企业的广泛关注，并将之应用到鉴别参假煤、指导炼焦配煤和煤场堆放等焦炭生产的各个环节，煤岩分析技术正逐渐成为各焦化企业的质量控制的必要手段。德国蔡司MY系列煤岩分析设备因其在煤岩分析领域检测的灵活性、高效性、方便等特点受到各大焦化企业广泛应用和好评，应广大读者的要求，本刊将近期推出煤岩学在焦化行业应用及相关设备问题系列问答专栏。

1、生产一切正常，配煤宏观工艺指标也未有大的变动，但生产出的焦炭质量却大幅波动。蔡司MY系列数字煤岩分析系统

答：其内在质量已经发生明显的变化，通过煤岩学手段，很容易找到原因。可从反射率分布，煤岩构成着手。

2、进厂煤明明是从一个供煤点来的？为什么不同批次来煤的煤质工艺指标有那么大的波动？

答：虽从一个供煤点来的，便未必是一种单一煤，完全可能是由不只一种煤混配而成，即使是同一个矿点的，开采煤层、作业面不同，也会造成煤质较大的波动，这种情况也不罕见。

3、有些煤几批次进厂的各宏观工艺指标未有明显变化，但此种煤的结焦性质相差很大？同样的配入比例，生产出的焦炭就是不行？

答：虽工艺指标相同，但内在质量不同，如所谓“焦煤”，可以用数种不同的煤种（如气煤，1/3焦煤，焦煤，瘦煤，甚至贫瘦煤，贫煤，还有非炼焦煤）按合适的比例混配而成，其工艺指标如G，Y完全可以达到焦煤的指标，但内在质量如容惰能力已经发生了根本变化，焦炭质量劣化，当然是情理之中的事情。煤的成煤年代不同，还原程度不同，也会造成这种情况。

4、厂里买进的煤是否有人为的掺混煤？具体哪些种煤被掺混了？是由什么煤种混配而成的？混入的大致比例有多少？

答：掺混煤，确定由什么煤种混配而成，确定混配比例，当前必须应用煤岩学的手段来确定。一般地，煤焦的所有煤种均在配混混配的可能。

在煤岩测试与分析的基础上，我们可确立煤岩配煤方法。煤岩配煤与传统配煤理论相结合，可提供更科学、更经济的炼焦用煤方案。煤的镜质组反射率被公认是表征煤化程度的最好指标，目前镜质组反射率在笔者所在煤焦企业中已得到较为广泛的应用并日趋受到重视，日常入厂原料煤鉴定、配煤炼焦等工作都离不开煤岩学参数，镜质组反射率测试已成为一项常规检测项目。

煤岩分析在炼焦煤评价中的应用煤岩学是运用岩石学方法来研究煤组成和性质的一门学科。近年来，在煤炭市场不太规范的情况下，煤岩学指标作为鉴别“掺假煤”唯一有效的手段，在焦化行业中备受重视。同时，煤岩学在配煤炼焦、煤炭液化、气化、燃烧及石油勘探等领域的应用也越来越广泛。常用的煤岩学指标主要有煤岩组成和镜质组最大反射率分布，主要测试设备为显微镜和光度计，通常合称为显微光度计。煤岩分析中所采用的光度计，其功能主要是实现光电转换，将由样品反射至检测器的光信号转变为电信号，便于进一步测试。传统的显微光度计普遍使用光电倍增管作为光电转换元件。光电倍增管灵敏度高，可以满足显微光度计测试要求，但其需要高压直流电源，疲乏特性较差，用半导体元件和线性集成电路组合来取代光电倍增管，实现对微弱光的光电检测一直是光电工作者努力的方向。本文简要介绍笔者所在单位应用的一种新型显微光度计——MSP UV-VIS 2000电荷耦合阵列光度计的技术特点及其应用现状。目前国内推广的MSP UV-VIS 2000 显微光度计由Zei Axioskop系列显微镜和MSP UV-VIS 2000光度计组成，有的单位还配备了荧光组件等。与传统光电倍增管光度计相比，其差异主要体现在光电检测计方面。

（1）工作原理MSP UV-VIS 2000 显微光度计系统中，显微镜和光度计之间用特殊光导纤维相连，由样品反射上来的光经测量光阑和光纤照射到检测计的全息衍射光栅上，通过全息衍射光栅将光束色散成光谱。在这个过程中，每个波长下的光强快速地被高灵敏度的电荷耦合阵列检测计接收并转换为电信号而加以测量，同时在显示器上显示出整个波谱形状，测试者可根据需要读取某一波长下

反射率值或记录整个波谱。

（2）工作条件MSP UV-VIS 2000 显微光度计采用220V，50Hz交流电源直接供电，不需要外加直流高压电源，这使得其测试稳定性较强，而且避免了因长期受开机时的高压冲击而减少使用寿命。

（3）光电特性MSP UV-VIS 2000 显微光度计具有良好的光电特性，仪器线性范围较宽。对GB/T6948中规定的标准物质的实测结果表明，在反射率（Romax）0.5~1.7%范围内，检测到的电信号与反射率值之间具有良好的线性关系。较宽的线性范围使得该仪器对混煤测定的精确度大大提高。

（4）光谱特性中国国家标准GB/T6948《煤的镜质体反射率显微镜测定方法》中规定，以546nm波长下镜质组反射率作为测试结果。MSP UV-VIS 2000 显微光度计采用特殊半导体材料作为检测计，其光谱峰值出现在500~550nm之间，光谱响应在540nm波长左右最灵敏。

（5）仪器稳定性及测试精度光电倍增管光度计开机后需要半小时以上的稳定时间，其原因是最后几级倍增极的疲劳，特别是在开机的头几分钟，疲劳得最快。电荷耦合阵列检测器具有较高的稳定性和自动降噪功能，开机后即可进行测试。对同一标样进行实测，多次测值间偏差一般不超过0.02％。测试过程中，在光源稳定的情况下，每镉15分钟用标样校正仪器，相对误差极少超过2％。重复测试结果完全满足GB/T6948要求。常规的煤岩分析主要包括对煤岩特征的定性观察、显微组分定量统计及镜质组反射率测试。

同时，煤岩组分反射率波谱测量及荧光强度和荧光光谱测量一直是广大煤炭科研工作者感兴趣的分析手段。

（1）显微组分定量统计目前国内MSP UV-VIS 2000 显微光度计主要与Zei Axioskop系列显微镜配套使用，其放大倍数可达500×，分辨率高，成像质量好，完全满足GB/T8899《煤的显微组分和矿务测定方法》对仪器的要求。同时，系统配备统计软件，可实时计算不同组分的体积百分含量。根据用户要求，系统还可安装自动扫描台，使样品移动实现自动化，降低操作者劳动强度。

（2）镜质组反射率测试MSP UV-VIS 2000 显微光度计配备专门的反射率测试软件，测试过程基本按照GB/T 6948规定的测试步骤进行。程序启动后几秒钟内，检测计自动降噪以消除暗电流。仪器标定过程中使用双标样标定设备，通过调整积分时间和曲线斜率来校准仪器，使标样的反射率读数与其标定值一致。样品测试过程中，按照标定好的测试条件，操作程序可直接将检测计测得的电信号强度转换为反射率数据。对于每一测点，可根据实际情况自动取其多次信号平均值，以保证测试精度，消除瞬时误差影响，这一功能是传统显微光度计所不具备的，其测试精度完全满足GB/T6948要求。对测得的反射率数据进行实时统计，得到平均值、标准差、测点数、分布范围等参数，同时实时自动绘制反射率分布图谱。根据最终测得的反射率分布图，可以得到不同镜质组反射率煤的比例及其平均值、标准差等数据。

（3）波谱测量：MSP UV-VIS 2000 显微光度计的反射率波谱测量优势是传统光电倍增管光度计所不能企及的。由于采用了全息衍射光栅，检测计可以同时接收到不同波长光，从而可以实时得到反射率或荧光光谱曲线。这对于煤岩组分性质、成因研究及煤成烃地球化学研究来说是非常有益的。

（4）图像分析配备图像分析功能是近年来显微光度计技术发展的一大趋势。MSP UV-VIS 2000 显微光度计配备高分辨率数码摄像头，可将显微镜中图像实时传递至电脑屏幕上显示出来，使得显微煤岩组分观察及定量统计工作可转移至电脑屏幕上进行，降低操作者劳动强度。同时，可随时采集显微图像，其分辨率可达500万以上像素。运用专门的图像分析软件，可以对煤岩组分的形态、结构、反射色、组合特征等进行定量研究。

在煤岩测试与分析的基础上，我们可确立煤岩配煤方法。煤岩配煤与传统配煤理论相结合，可提供更科学、更经济的炼焦用煤方案。煤的镜质组反射率被公认是表征煤化程度的最好指标，目前镜质组反射率在笔者所在煤焦企业中已得到较为广泛的应用并日趋受到重视，日常入厂原料煤鉴定、配煤炼焦等工作都离不开煤岩学参数，镜质组反射率测试已成为一项常规检测项目。